[論文レビュー] Hydrodynamic transport in fluctuating charge density waves

Luca V. Delacrétaz, Blaise Goutéraux+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 16, 2017

Organic and Molecular Conductors Research被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、清浄な電子系における不整合性電荷密度波の流体力学的理論を構築し、不純物に起因するピン留めと増殖する欠陥による位相緩和の両方を考慮する。欠陥コアの力学的挙動から正確な粘性係数の式を導出し、BSCCOにおけるアブリコソフ格子の融解力学を用いて準粒子の散漫損失と整合性を示し、金属-絶縁体転移と空間的・周波数的分解能を有する電導度における観測可能な特徴を明らかにする。

ABSTRACT

We describe the collective hydrodynamic motion of an incommensurate charge density wave state in a clean electronic system. Our description simultaneously incorporates the effects of both pinning due to weak disorder and also phase relaxation due to proliferating dislocations. We show that the interplay between these two phenomena has important consequences for charge and momentum transport. For instance, it can lead to metal-insulator transitions. We furthermore identify signatures of fluctuating density waves in frequency and spatially resolved conductivities. Phase disordering is well known to lead to a large viscosity. We derive a precise formula for the phase relaxation rate in terms of the viscosity in the dislocation cores. We thereby determine the viscosity of the superconducting state of BSCCO from the observed melting dynamics of Abrikosov lattices and show that the result is consistent with dissipation into Bogoliubov quasiparticles.

研究の動機と目的

• 清浄な電子系における不整合性電荷密度波状態の統一的流体力学的記述の構築。
• 弱い不純物（ピン留め）と欠陥を介した位相緩和の二重的効果が輸送に与える影響の組み込み。
• 欠陥コアにおける粘性と位相緩和率との間の定量的関係の導出。
• BSCCOにおけるアブリコソフ格子の融解力学を用いて、粘性と準粒子散漫損失とのつながりを確立。
• 空間的・周波数的分解能を有する電導度において、フラクチュエーティング密度波秩序の実験的に検出可能な特徴の同定。

提案手法

• フラクチュエーティング電荷密度波における集団的電荷および運動量輸送を含む流体力学的理論の構築。
• 欠陥コア内における粘性に基づく位相緩和率を導出し、欠陥動態の微視的モデルを用いる。
• 理論をBSCCOの超伝導状態に適用し、観測されたアブリコソフ格子の融解を粘性のプローブとして用いる。
• 抽出された粘性がボゴリューボフ準粒子へのエネルギー散漫損失と整合的であるかを検証。
• 周波数および空間的分解能を有する電導度を計算し、フラクチュエーティング密度波秩序の特徴を特定。
• ピン留めと位相緩和の相互作用を用いて金属-絶縁体転移を予測。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 不純物に起因するピン留めと欠陥を介した位相緩和の相互作用が、電荷密度波系における電荷および運動量輸送にどのように影響を与えるか？
• RQ2 欠陥コアにおける粘性と位相緩和率との正確な関係は何か？
• RQ3 BSCCOの超伝導状態の粘性は、アブリコソフ格子の融解力学から抽出可能か？
• RQ4 抽出された粘性は、ボゴリューボフ準粒子への散漫損失と整合的か？
• RQ5 空間的・周波数的分解能を有する電導度において、フラクチュエーティング電荷密度波の実験的に観測可能な特徴は何か？

主な発見

• ピン留めと位相緩和の相互作用は、電荷密度波系における金属-絶縁体転移を引き起こす。
• 欠陥コアにおける位相緩和率と粘性の間の正確な関係式が導出された。
• BSCCO超伝導状態の粘性は、アブリコソフ格子の融解力学から決定された。
• 抽出された粘性は、ボゴリューボフ準粒子へのエネルギー散漫損失と整合的であった。
• 空間的・周波数的分解能を有する電導度は、フラクチュエーティング電荷密度波秩序の明確な特徴を示した。
• 位相の無秩序化は粘性を顕著に増大させ、これは定量的に欠陥コアの力学と関連づけられた。